Академик РАМН Лев ПАНИН, директор Научно-исследовательского института биохимии СО РАМН (Новосибирск)

Европейский и Азиатский Север России - территория активного хозяйственного освоения. Но природные и климатические условия заполярных широт суровы, а часто и экстремальны для человеческого организма. В связи с этим возникла необходимость разработки нового направления в здравоохранении - арктической медицины, учитывающей особенности течения на Севере многих патологических процессов, таких как воспаление, иммунные заболевания, болезни сердца и сосудов, психические расстройства и др. Особенное значение здесь приобретает система профилактики.

Северные районы занимают большие площади на территории Канады, США (Аляска), Скандинавии, в том числе Дании с входящей в ее состав Гренландией, но самые обширные - в России: только в Сибири они охватывают 3,8 млн. км². Здесь, в Якутии, находится полюс холода Северного полушария (Оймякон, Верхоянск). В районах вечной мерзлоты, где сезонные колебания температуры могут превышать 100°С, проживают малочисленные народы Сибири и Севера, ведется обширная хозяйственная деятельность, связанная с разработкой природных минеральных ресурсов - нефти, газа, угля, золота, алмазов, полиметаллических руд и т.д. С точки зрения газо- и нефтедобычи большой интерес

представляют и шельфы Северного Ледовитого океана. Именно экономические интересы определяли и будут определять в дальнейшем миграцию сюда населения из более мягких в климатическом отношении районов нашей страны.

Как адаптировать человека к экстремальным экологическим условиям Заполярья, одновременно поддерживая состояние его здоровья и высокой работоспособности на многие годы? Стремление ученых дать аргументированный ответ на этот вопрос и вызвало появление нового направления - арктической медицины. Для организации исследований в данной области в 1970 г. в Новосибирске был создан Сибирский филиал АМН СССР, а в его составе - Институт клинической и экспериментальной медицины. Их возглавил известный ученый-клиницист Влаиль Казначеев (академик АМН СССР с 1971 г.). Сегодня это крупный научный центр по изучению фундаментальных и прикладных проблем жизнеобеспечения человека в сложных климатических условиях Сибири, Крайнего Севера и Арктики.

Вклад Новосибирского научного центра СО РАМН в становление арктической медицины очень значителен. В результате многолетней интенсивной экспедиционной деятельности на территориях азиатского Севера, Арктики и Антарктиды у исследователей стали складываться совершенно новые представления об адаптации человека. Оказалось, в экстремальных условиях высоких широт изменяются все виды обмена: белков, жиров, углеводов, витаминов, макро- и микроэлементов. Как показано автором данной статьи, формируется полярный метаболический тип. Организм переходит на новый уровень гомеостаза*, для которого характерны иные экологически обусловленные нормы состояния здоровья, иные критерии оценки функциональной активности его органов и систем. Например, для энергетического обмена важную роль играет переключение его с углеводного типа на липидный. Это приводит к тому, что вклад углеводов в энергетический обмен организма становится ниже, а жиров (липидов) - выше. В крови увеличивается содержание транспортных форм жира - липопротеинов (ЛП) очень низкой (ЛПОНП) и низкой (ЛПНП) плотности, т.е. форм, относящихся к атерогенным ("вредным", оседающим на стенках сосудов фракциям липидов). Тем не менее на Севере это не приводит к развитию атеросклероза или ишемической болезни сердца. Высокая активность ферментов липидного обмена (липопротеиновой липазы и триглицеридлипазы), связанных с внутренней поверхностью сосудов, приводит к значительному увеличению содержания липопротеинов высокой плотности (ЛПВП), обладающих антиатерогенными свойствами. При этом баланс атерогенных и антиатерогенных форм ЛП в крови восстанавливается. Более того, он даже смещается в сторону последних. Относительное содержание ЛПВП в крови может увеличиваться до 60%, а это благоприятное явление. Конечно, факторы риска сердечно-сосудистой патологии на Севере существуют и они те же, что и в других регионах мира. Это стресс (состояние тревожности), неправильное питание, гиподинамия, вредные привычки (курение, алкоголизм). На Севере они действуют значительно активнее.

ЛПОНП и ЛПНП являются также факторами риска для развития диабета. Нами впервые было показано: белок аполипопротеин В (апо В), входящий в структуру атерогенных форм ЛП, обладает контринсулярным (подавляющим влияние инсулина) действием и способствует развитию диабета 2-го типа. При этом следует иметь в виду, что при обследова-

* Гомеостаз - динамическое постоянство состава и свойств внутренней среды и устойчивость основных физиологических функций организма человека, животных и растений (прим. ред.).

Структура биологических мембран (Singer, Nicolcon, 1972).

* Места перекисного окисления липидов.

нии пациента диагноз "диабет" часто ставят по обнаружению сахара в моче. Однако на Севере у людей снижается обратное всасывание из первичной мочи (она образуется в почечных клубочках и включает в себя все составные части плазмы крови, за исключением белков) сахара и других низкомолекулярных соединений, например, витаминов. Появление сахара в моче сочетается с нормальным или пониженным содержанием его в крови, содержание инсулина в крови также снижается. Такой "диабет" не является патологией. Он экологически обусловлен и носит функциональный характер. Но нужно помнить, что на Севере легко может развиться и диабет 2-го типа. Если человек находится в состоянии хронического стресса, употребляет избыточное количество углеводов и для него характерна гиподинамия, то имеется полный набор факторов риска для возникновения такого заболевания. Врач, работающий на Крайнем Севере, об этих особенностях должен знать. В чем физиологический (функциональный) смысл этого диабета?

Экстремальные условия Севера и приполярных территорий человек, конечно, воспринимает как стрессовые. Но он не может находиться постоянно в состоянии стресса. Хорошо известно, что последний сопровождается повышением в крови содержания стероидных гормонов. Но на Севере у человека концентрация их незначительно выше по сравнению с другими более мягкими по климату районами страны. Оказалось, что организм использует еще один дополнительный механизм реакции на стресс - снижает содержание в крови инсулина, играющего роль контргормона по отношению к стероидным гормонам (глюкокортикоидам). Такой диабет мы назвали "диабетом напряжения" - подобный ему наблюдал в 80-х годах XIX в. французский физиолог Клод Бернар, когда у голодающих кроликов обнаружил сахар в моче при кормлении их морковью. Он назвал его "hunger diabetis" - "голодный диабет". Много позднее в своих работах мы воспроизвели эти результаты, показав к тому же, что в условиях голодания сахар в моче появляется при нормальном содержании его в крови.

Механизм данного явления был раскрыт нами позднее. Оказалось, он связан с контринсулярным эффектом белка аполипопротеина В, входящего в состав ЛПНП и ЛПОНП. Именно такой "диабет" лежит в основе переключения энергетического обмена с углеводного типа на липидный в экстремальных условиях Крайнего Севера, где основным источником углеводов, необходимых для мозга и других тканей, становятся процессы образования глюкозы из белков и частично жиров. Они активно протекают в печени. Избыточное количество глюкозы в пище нарушает этот механизм.

Естественно, подобные изменения всех видов обмена веществ предъявляют свои требования к характеру питания человека. На Севере потребность в углеводах снижается, а в белках и жирах повышается. Снижение интенсивности углеводного обмена уменьшает потребность организма в ряде водорастворимых витаминов, таких как B1, B2, а одновременное усиление жирового обмена требует жирорастворимых витаминов - А, Д, Е, играющих роль антиоксидантов по отношению к ненасыщенным жирным кислотам. Их роль особенно велика в высоких широтах в свя-

Изменение содержания токоферола и продуктов перекисного окисления липидов в эритроцитах в динамике лыжного перехода (M ± m)

Примечание. Различия достоверны (p< 0,05) * - по сравнению с Диксоном.

зи с необходимостью защиты клеточных мембран от перекисного окисления указанных кислот, входящих в состав фосфолипидов. Повышенная ультрафиолетовая радиация, ионизирующее действие частиц солнечного ветра способствуют активному образованию продуктов перекисного окисления и формированию белково-липидных сшивок, что приводит к быстрому старению клеток. Наиболее отчетливо это видно на примере эритроцитов, продолжительность жизни которых в высоких широтах снижается. Данный феномен способствует развитию "полярной одышки", наблюдаемой у пришлого населения, особенно при больших физических нагрузках.

Мы с этим столкнулись при обследовании участников трансарктического лыжного перехода под руководством Дмитрия Шпаро в 1988 г. Как они отмечали, "сорокоградусный мороз и встречный ветер - пожалуй, самое неприятное сочетание. Ритм перехода напряженный: по 8 - 9 часов в день, 50 мин ходьбы, 10 мин отдыха. На привале усталость валила с ног".

В высоких широтах клеточные мембраны нуждаются в активной антиоксидантной защите. Например, образование гидроперекисей ненасыщенных жирных кислот и белково-липидных сшивок повышает микровязкость эритроцитарных мембран и затрудняет продвижение эритроцитов по кровеносным капиллярам. Известно, что диаметр их сопоставим с диаметром эритроцитов. Это может приводить к развитию диффузной гипоксии тканей и быстрому утомлению организма, особенно при активной физической деятельности.

У коренного населения Крайнего Севера эта проблема достаточно успешно решается в связи с традиционным белково-липидным типом питания. У тундровых аборигенов оно до сих пор практически не изменилось: основными продуктами у них являются оленина и рыба, вылавливаемая в местных водоемах. Рацион прибрежных аборигенов включает мясо морского зверя (тюлень, морж), морскую рыбу и небольшое количество привозных продуктов (хлеб, соль, сахар). Для них мясо и рыба - главный источник необходимых организму белков, полноценных по аминокислотному составу, жиров, богатых ненасыщенными жирными кислотами и жирорастворимыми антиоксидантами (витаминами А, Е, Д). В этих же продуктах содержатся и необходимые организму минеральные вещества. А у пришлого населения характер питания существенно иной, поэтому мы рекомендуем использовать не только природные, но и синтетические антиоксиданты.

Для приехавших на Крайний Север существенна и еще одна проблема: низкая минерализация воды в местных реках. Это связано с разбавлением их стока вследствие активного таяния снега весной и летом. Именно в этот период возникает проблема дефици-

Северный азиатский тип питания

Химический состав рациона нганасан

та макро- и микроэлементов. Поскольку известно, что минеральные вещества играют важную роль в ассимиляции организмом витаминов, использование в пищу низкоминерализованной воды приводит к развитию вторичных гиповитаминозов. Мы показали, что успешно бороться с ними помогает включение в рацион витаминно-минеральных композиций (кстати, аналогичная задача решалась и в космической медицине). Нами на Севере широко использовались не только витаминно-минеральные композиции, но и естественные дополнительно витаминизированные продукты питания (соки, молоко, настои дикоросов). Оказалось, они гораздо эффективнее помогают справляться с гиповитаминозами, чем аптечные поливитаминные препараты. Занимаясь проблемой адаптации человека на Севере, мы исследовали еще один фактор, связанный с изменением обмена веществ. Известно, что макрофаг - ключевая клетка системы иммунитета. Но он занимает важнейшие позиции и в обмене липопротеинов крови: ЛПВП, ЛПНП и ЛПОНП. У живущих на Севере их обмен значительно выше, что ложится большой нагрузкой на макрофаги, особенно в печени. Переключение этих клеток на метаболические функции снижает их роль в формировании иммунного ответа. Например, на Севере это приводит к "прорыву" антигенов кишечной микрофлоры в лимфоидную систему организма с последующим усилением иммунного ответа. По данным доктора медицинских наук Дмитрия Маянского (Институт общей патологии и экологии человека СО РАМН), у северян выявлены высокие титры антител к общей аллергеноактивной фракции

энтеробактерий*. Это наиболее ярко проявляется в первые 10 лет проживания в арктических широтах. Угнетение работы "макрофагального фильтра" в отношении бактериально-вирусной инфекции определяет большую подверженность человека на Севере инфекционным заболеваниям. Похожая ситуация складывается и в отношении течения воспалительных процессов.

Нами впервые было показано, что макрофаг отвечает за процессы клеточной регенерации в патологическом очаге любой этиологии. Усиление экспрессии генов и синтеза белка в клетках в очаге воспаления происходит под влиянием кооперативного механизма действия продуктов деградации клеток, стероидных гормонов и ЛПВП. Он также реализуется в макрофагах и приводит к образованию биологически активного комплекса: восстановленных форм стероидных гормонов (тетрагидросоединения) и белка - аполипопротеина A-I. Данный комплекс и запускает процессы регенерации. Угнетение фагоцитарной активности макрофагов подавляет действие этого механизма, при этом воспалительная патология приобретает хронический характер - врачи на Севере постоянно сталкиваются с данным явлением.

Отметим, воспаление и иммунитет тесно связаны друг с другом. "Воспаление, - писал отечественный биолог Илья Мечников (нобелевский лауреат 1908 г.), - является важнейшим проявлением иммунитета организма". Эту же мысль в своих работах развивал патологоанатом Ипполит Давыдовский: "Можно говорить о принципиальной близости иммунитета к воспалению - все равно, будет ли стоять вопрос о значении иммунитета для воспаления или, наоборот, о значении воспаления для иммунитета" (Давыдовский И. В. Общая патология человека. М.: Медицина, 1969.). На Севере легко убеждаешься, что это действительно так.

Арктика - это холод. Адаптированный к нему человек предпочтительнее окисляет жирные кислоты, что и было ранее нами показано. Часть энергии окисления тратится на обогрев организма, а часть - на выполнение химической или физической работы. На Севере теплопродукция выше, в итоге снижается КПД физической работы. Отсюда следует: чтобы нормально ее выполнять, суточная калорийность пищевого рациона северян должна быть выше на 10%, чем необходимо в регионах с умеренным климатом.

Интересно, что адаптированный к холоду человек старается сократить свои теплопотери. Средневзвешенная температура кожи у него снижается. Понижаться может даже температура ядра тела, хотя и незначительно. Мы говорим, что система терморегуляции переходит на другой уровень гомеостаза. Однако на Севере встречаются и исключения из общего правила. Люди, стремящиеся носить теплую одежду, утрачивают эти особенности адаптации к холоду. Именно у них нередки случаи обморожения и даже замерзания, что часто наблюдается в состоянии алкогольного опьянения.

* Энтеробактерии - семейство, включающее в себя такие известные патогены, как сальмонелла, чумная палочка и т.д. В то же время множество представителей семейства являются частью нормальной микробиоты кишечника (прим. ред.).

Выявлены особенности использования фармакологических препаратов для лечения различных заболеваний в Заполярье. Они связаны с повышенным окислением в системе метаболизма чужеродных соединений (ксенобиотиков) и с активным их выделением из организма (клиренсом). Данная проблема очень важна, и ее нужно учитывать при освоении Арктики.

Еще один важный фактор. Проживая в средних и низких широтах, люди привыкают к закономерной и неизбежной смене дня и ночи. Это формирует в организме циркадные (околосуточные) ритмы. Ритмичной становится активность всех его функциональных систем. На Севере "светопериодика" совсем другая. Полярный день сменяется полярной ночью, а между ними действует более естественная для нас смена дня и ночи, определяющая привычную продолжительность суток. Внутрисистемные и многочисленные межсистемные связи в организме нарушаются. Возникают десинхронозы, лежащие в основе формирования хронопатологии. Клинически это проявляется в снижении умственной и физической работоспособности, нарушении сна, эмоциональной нестабильности, непредсказуемости поведения и т.д.

В период полярной ночи возникают признаки сенсорной депривации, т.е. недостаточности внешних раздражителей. У человека развиваются депрессивные состояния, иногда порождающие попытки суицида. В период полярного дня, напротив, доминируют повышенная возбудимость центральной нервной системы, раздражительность, нарушение сна, различные вегетативные расстройства, в первую очередь кардиогенного характера и т.д. Все это требует правильной психотропной терапии, грамотного поведения врача - невролога и психиатра.

Мы показали, что в развитии психосоматической патологии на Севере важную роль играет "синдром психоэмоционального напряжения". Ведущий его признак - развитие тревожности. Это эмоциональная окраска состояния, характеризуемого ожиданием непредсказуемой угрозы, а также опережающей мобилизацией энергетических ресурсов и резервных возможностей организма. Функционально близким понятием к нему является дистресс (термин предложен канадским эндокринологом Гансом Селье в 1960 г.). Клинически тревожность сопровождается повышением внутренней напряженности, раздражительности и при нарастании симптоматики может переходить в невроз или депрессию. Такие состояния хорошо снимают транквилизаторы бензодиазепинового ряда (седуксен, элениум), подавляющие активность центральных механизмов регуляции - их называют моноаминоэргическими системами мозга. Отсюда следует, что тревожность формируется на фоне повышения их активности. Возникновение же психосоматической патологии определяется индивидуальными особенностями высшей нервной деятельности. У интровертов, причину конфликтов ищущих в себе, возникает ишемическая болезнь сердца, у экстравертов (их антиподов) - гипертоническая болезнь. Однако могут быть и другие проявления психосоматической патологии: заболевания нервной системы, язвенная болезнь желудка и 12-перстной кишки.

На Крайнем Севере мы столкнулись с более высокой зависимостью человека от алкоголя. Формирование ее здесь идет быстрее, чем в умеренных широтах примерно на 5 лет. Оказалось, у северян в различных клетках падает скорость безкислородного (анаэробного) окисления углеводов (гликолиза), метаболическим ответвлением которого является образование эндогенного (собственного) этанола. Снижение образования этанола, участвующего в "строительстве" гормонов позитивного настроения, приводит к потребности повысить его содержание в крови за счет алкогольных напитков. Постепенно это формирует метаболическую зависимость от них. Бороться с этим возможно. В условиях эксперимента нами была разработана пропись антиалкогольного препарата PL-алко и получено разрешение на его применение для коррекции отмеченных выше нарушений обмена веществ у человека. Препарат оказался весьма эффективным.

К сожалению, северная фармакология и приполярная медицина еще не стали достоянием практикующего врача. Они нуждаются в дальнейшем развитии. Однако краеугольные камни в эти направления уже заложены работами Института (ныне Научного центра) клинической и экспериментальной медицины, НИИ биохимии, НИИ физиологии СО РАМН и других научных учреждений страны.

И в заключение. Проблемы здоровья человека на Севере тесно связаны со "здоровьем" самого Севера, его очень ранимой природы. Варварское обращение с ней уже сегодня наносит ему непоправимый вред. А что нас ждет в будущем, когда начнется освоение шельфов Северного Ледовитого океана? Их экосистемы еще более ранимы, чем материковой зоны. Об этом нужно думать уже сейчас.